Egy történelmi gamma-sugár felfedezése egy ősi galaxis szívében

Egy nemzetközi csillagászcsoport most először figyelt meg hosszú gamma-kitörést egy ősi galaxis közepén. Ez azért különleges, mert az ilyen típusú gamma-kitörések általában akkor jönnek létre, amikor nagy tömegű csillagok összeomlanak, vagy neutroncsillagok hosszan keringenek egymás körül, és az ősi galaxisok középpontjában nincsenek ilyen csillagok. Az Andrew Levan (Radboud Egyetem) által vezetett csapat ben publikálta eredményeiket természeti csillagászat.

Az általános konszenzus az volt, hogy hosszú, legalább néhány másodperces gammasugár-kitörések csak akkor következhetnek be, ha egy nagyon nehéz csillag élete végén szupernóvává omlik. 2022-ben kiderült a hosszú gamma-kitörések lehetséges második kiváltója, amikor két hatalmas csillag, amelyek egész életükben egymás körül keringtek, végül neutroncsillagokká váltak, és kilonovákkal ütköztek. Most, 2023-ban úgy tűnik, hogy a hosszú gammasugár-kitörések harmadik módon is megtörténhetnek.

„Adataink azt mutatják, hogy ez két különálló neutroncsillag egyesülésének esete. Gyanítjuk, hogy a neutroncsillagokat sok környező csillag gravitációja szorította össze a galaxis közepén” – mondja Andrew Levan (Radboud Egyetem) vezető kutató. ).

A kutatócsoport a Neil Gehrels Swift Obszervatórium által 2019. október 19-én észlelt gamma-kitörés hatásait tanulmányozta. Ezt a chilei Gemini South teleszkóp, a La Palma-i Kanári-szigeten található Northern Optical Telescope, valamint a[{” attribute=””>Hubble Space Telescope.

Their observations show that the burst was caused near the center of an ancient galaxy. This immediately provides two arguments pointing to the merging of two sources.

The first argument is that there are almost no heavy stars in ancient galaxies that could collapse into supernovae, because heavy stars typically occur in young galaxies. In addition, supernovae emit bright optical light, which was not observed in this case.

A second argument is that the center of galaxies are busy places. There are hundreds of thousands of normal stars, white dwarfs, neutron stars, black holes, and dust clouds all orbiting a supermassive black hole. Altogether, this represents over 10 million stars and objects crammed into a space of a few light-years across. “That is an area comparable to the distance between our sun and the next star,” Levan explains. “So the probability of a collision in the center of a galaxy is much higher than, say, at the outskirts, where we are.”

The researchers are still leaving room for alternative explanations. The prolonged gamma-ray burst could also result from the collision of compact objects other than neutron stars, for example, black holes or white dwarfs. In the future, the researchers hope to be able to observe long gamma-ray bursts at the same time as gravitational waves. This would help them to make more definitive statements about the origin of the radiation.

For more on this discovery:

Reference: “A long-duration gamma-ray burst of dynamical origin from the nucleus of an ancient galaxy” by Andrew J. Levan, Daniele B. Malesani, Benjamin P. Gompertz, Anya E. Nugent, Matt Nicholl, Samantha R. Oates, Daniel A. Perley, Jillian Rastinejad, Brian D. Metzger, Steve Schulze, Elizabeth R. Stanway, Anne Inkenhaag, Tayyaba Zafar, J. Feliciano Agüí Fernández, Ashley A. Chrimes, Kornpob Bhirombhakdi, Antonio de Ugarte Postigo, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Giacomo Fragione, Johan P. U. Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Pall Jakobsson, Peter G. Jonker, Gavin P. Lamb, Ilya Mandel, Soheb Mandhai, Maria E. Ravasio, Jesper Sollerman and Nial R. Tanvir, 22 June 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01998-8